CN101652913A - 利用适于提供开路电池电压恒定变化速率的恒定电流为电池充电的方法 - Google Patents

利用适于提供开路电池电压恒定变化速率的恒定电流为电池充电的方法 Download PDF

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CN101652913A CN200880011638A CN200880011638A CN101652913A CN 101652913 A CN101652913 A CN 101652913A CN 200880011638 A CN200880011638 A CN 200880011638A CN 200880011638 A CN200880011638 A CN 200880011638A CN 101652913 A CN101652913 A CN 101652913A
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肯特·科纳罕
米尔顿·D·里贝罗
周冬生
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Abstract

恒定的电池充电电流按照需要被周期地调整，以使得电池电压中的变化在充电期间近似线性地增加。充电可以三个阶段执行。第一阶段利用低电流充电，直到电池电压上升到某个最小值为止。在第二阶段期间，提供恒定电流，并且如果电池电压的变化速率小于预定值，则恒定电流周期地增加。当电池电压达到预定值时，第三阶段开始，其中恒定电压被施加到电池上，同时电池电流消耗被周期地监测。当电池电流消耗下降到预定值时或者当充电电流降低到在阶段二终止处的充电电流的某个百分比的值时，充电停止。

Description

利用适于提供开路电池电压恒定变化速率的恒定电流为电池充电的方法
肯特·科纳罕
米尔顿·D·里贝罗
周冬生
拉里·A·克莱恩
相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年2月12日经由查询号为ED354979677US的快递提交的，肯特·科纳罕、米尔顿·D·里贝罗、周冬生和拉里·A·克莱恩的，名称为“METHOD FOR CHARGING A BATTERY USING A CONSTANTCURRENT ADAPTED TO PROVIDE A CONSTANT RATE OF CHANGE OF OPENCIRCUIT BATTERY VOLTAGE”的共同转让的美国专利申请序列号11/705,947的优先权并且作为其延续，该美国专利申请在此通过引用而被全部并入。
版权通知
本专利文件的公开的一部分包含受版权保护的材料。版权所有人不反对任何人对该专利文件或专利公开如其出现在专利商标局的专利文件或记录中那样地复制，但是在其他方面保留任何的所有版权权利。
背景技术
随着消费性电子产品越来越多地由可再充电电池提供能量，提供用于可给电池再充电的装置变得重要。可再充电的电池向消费者提供了较低的寿命成本。而且，可再充电电池可允许不需要用于容易地接近电池以便更换的装置的产品外壳的设计。不需要更换的电池也可允许制造商使用定做的、非标准的电池外形尺寸，这反过来可允许更小的或者更符合人机工程(ergonomic)的最终产品。
可再充电电池一般涉及当正极端子和负极端子跨过负载连接时输送电流的化学过程，此过程通过足以使得净电流流入电池的电压的施加而被逆转(充电)。接着，充电过程提供被储存并且随后可被释放的电能。尽管也使用许多其他化学过程，但是当今使用的占主导地位的化学过程为那些利用某种形式的锂、镍、镉或铅的化学过程。
在许多产品中使用基于锂离子(Li离子)化学反应的电池。Li离子电池的制造商详细说明了为电池充电的充电方法和各种参数。所说明的占主导地位的方法是用于这种充电器，该充电器使用恒定电流为Li离子电池充电直到达到某个电压(例如，4.2伏特)为止，接着提供恒定电压达额外的时间段，直到充电电流减少到某个水平为止，这被定义为终点条件。该方法被命名为“CC/CV”或者“恒定电流/恒定电压”方法。在一个标准的CC/CV充电曲线中，电池电压的测量仅用于确定什么时候从恒定电流充电转换为恒定电压充电，在其之后，监测充电电流以用于终点的确定。
多次充电/放电循环慢慢腐蚀了电池的电极，减少了电池的电极表面面积。因此，随着电池的老化，以指定的恒定电流进行充电所导致的电流密度增加，这更快地降低了电池的性能和寿命。由于制造上的差异，存在普通类型的从电池到电池的变化。当是新的、未损坏以及温度高(warm)时，即使给定的电池也会具有更多可获得的能量(并能够接受更迅速的(aggressive)充电曲线)。同样，在多次的充电/放电循环后，在被损坏或者当温度低(cold)时，相同的给定的电池将具有较少的可获得的能量(以及需要相应的较不迅速的充电曲线)。因此，CC/CV充电方法可能对于一些特定的电池单元充电不足或者花费比所需要的更长的时间，或者对于其他单元可能充电过度或者充电太快，因而使得它们受到损坏，这缩短了电池寿命并给予使用者较不满意的经历。于是，本行业需要这样的充电解决方案，该方案进行调整以适应于电池的实际瞬时条件，以使得任何给定的充电周期尽可能短而不会造成损坏，并避免电池的性能的过度恶化。
发明内容
此部分概述本发明的一些特征。其他的特征在随后的部分中描述。
在本发明的一个实施方式中，所述方法包括用于从完全放电状态为电池充电的三个阶段。在第一阶段中，用小的恒定电流为电池充电直到电池电压达到某个最小值。在第二阶段期间，周期性地测量电池的开路电压并更改恒定电流值，以提供开路电池电压的预定的恒定变化速率。因此，在第二阶段期间，电池本身向充电系统提供关于电池的接收充电的能力的反馈。当电池电压达到另一某个最小电压时，第三阶段开始了。在第三阶段期间，充电系统提供恒定电压并监测慢慢降低的电池充电电流以确定什么时候停止充电。此三阶段方法被称为“CR/CV”或“恒定速率/恒定电压”方法。本发明的方法类似于CC/CV方法，然而，在本发明中，为每个充电周期以及在整个充电时间段中确定第二阶段的恒定电流，由此适应老化、损坏、诸如温度的终端环境因素。相比之下，CC/CV方法提供预定的恒定电流。
诸如老化、电极面积及温度的因素将在提供预定的电压变化速率所需要的电流中反映。例如，随着个别的电池单元的老化及电极损失一些数量的表面面积，需要较少的充电电流来促成预定的开路电池电压的变化速率。以另一种方式来说，随着电池变旧，它能够接受以较低的速率进行充电。开路电压以预定的速率增加但具有较少的电流量，这并不意味更旧的电池更有效率。反之亦然；更旧的电池将达到最大的开路电压，提供较少的总电荷(电流和时间的乘积)，由此较少的能量被储存用于通过负载放电。
附图说明
图1为相关现有技术中使用的典型CC/CV充电曲线的实施例。
图2为可用于实践本发明的系统的实施例。
图3为电池的模型。
图4到图12为本发明的一些实施方式的示例性流程图。
图4为一示例性流程图，其中，充电系统的状态被确定，接着控制作为充电状态的函数被传递。
图5为子程序的示例性流程图，其中进行所需要的改变。
图6为示例性流程图，其中充电系统被关闭。
图7为用于对被检测的故障状态的响应的示例性流程图。
图8为示例性流程图，其中在确定要被采取的动作中，环境条件和电池的瞬时参数被考虑。
图9为示例性流程图，其中用于在低电流模式期间控制充电。
图10为用于在恒定电流模式中控制充电的示例性流程图，其中目标恒定电流可被改变。
图11为用于在恒定电压模式中控制充电的示例性流程图，其中终点条件也被监测。
图12为示例性流程图，其中充电系统被配置为可获得电池以使用的模式。
图13为用于为电压充足和电压不足的电池充电的电压和电流曲线的理想化图表，其中每种都利用本发明的方法。
图14示出了在电池故障期间随着时间过去的电压及电压的变化。
具体实施方式
在此部分所描述的实施例阐明但不限制本发明。本发明不限于任何特定的电路、软件、电压、电流值、电池化学过程、时间、或其他参数。
单位“CmA”指的是每小时流入或流出电池的电流，作为电池的额定容量的一部分。例如，如果电池的额定容量为2000毫安小时，那么0.1CmA将是200毫安的电流。由电池的制造商所规定的电池的额定容量一般用于指定充电速率，尽管在实际的实践中，给定的电池的容量可能改变。
在描述中涉及随后的几个定时器。正如本领域技术人员所知的，可以各种方式实现定时。实施例包括：不定期地增加或减小其值的软件计数器；其值可被读取并可与先前的值进行比较的硬件定时器；加法或减法计数器；具有可调向地(vectorable)中断服务程序的定时器，以及其他。为了简化描述，将仅仅描述一种这样的定时器。在下文中，所有的定时器将被视为在控制逻辑单元204的内部，其被实现为软件计数器。例如，在检测到超时条件时，以适当的最大值初始化计数器，且在用于检测超时条件的步骤之前，计数器的值递减。例如，要检测定时器的最大值时，通过将计数器设定为零来初始化计数器，并且在计数器的值与最大计数进行比较的步骤之前，计数器的值递增。例如，在需要经过的时间时，假定是由已知时间段的时基计时的可复位定时器，；使定时器复位，接着当需要时读取它的值。
参考图1，典型充电方法的实施例利用低电流为Li离子电池充电(阶段1)，直到达到最小电压，随后以恒定的.5CmA充电(恒定电流充电，阶段2)，直到测量到在图1上被标注为“交越点(crossover point)”的大约4.2伏特的电池电压。此后，所施加的电压以固定的4.2伏特保持(恒定电压充电，阶段3)，同时测量流过电池的电流。当电池充电电流已减小到大约.1CmA(伴随4.2伏特的外加电压)时，电池被视为被完全充电并且充电停止。
参考图2，示出了可用于实践本发明的方法的系统的实施例。在此实施例中，在电池充电期间，除了电池本身外没有任何负载。因此，当可编程电源210被关闭时，电池204的电压(“VBATT”)为电池的开路电压“VOC”。当可编程电源210正在工作并为电池204充电时，VBATT为电池电压。在一些实施方式中，可编程电源210的输出被可由控制逻辑单元206控制的开关(未示出)切断以使得能测量电池204的开路电压，该开关例如晶体管或机电开关、或用于将电池204从可编程电源210断开的其他装置。在一些实施方式中，不移除电源210来测量电池204的电压，由此电池204的电压不是开路电压。模数转换器(ADC)202提供电池204两端的瞬时电压的数字形式。ADC 202通过总线208连接到控制逻辑单元206。总线208将电池电压ADC的数字表示[9:0]从ADC 202运送到控制逻辑单元206。在一个实施方式中，总线208为并行总线。在一些实施方式中，总线208为单条线路，于是数据ADC[9:0]被串行地提供给控制逻辑单元206。在一个实施方式中，ADC 202为十位转换器。也可使用具有更多或更少位的分辨率的ADC。控制逻辑单元206包括诸如被编程的微处理器或定制逻辑的逻辑，其可通过控制可编程电源210来执行本发明的方法。可编程电源210可被配置为按照控制逻辑单元206的指令来提供可选择的固定电流或者可选择的固定电压。诸如电源适配器214的电源提供输入功率，可编程电源210更改该输入功率以向电池204提供由控制逻辑单元206选择的电压或电流。在一些实施方式中，在控制逻辑单元206和可编程电源210之间存在用于通信的单条线路或多条线路，例如线路220。线路220上从控制逻辑单元206到可编程电源210的信号可包括用于某个电压或电流的指令、停止充电的指令、对数据的请求以及类似信号。线路220上从可编程电源210到控制逻辑单元206的信号可包括状态、电压或电流值、故障通知、连接到电源(例如电源适配器214)的检测等等。
在一些实施方式中，主机216与控制逻辑单元206通信。这为控制逻辑单元206向主机216提供电压、电流、模式、状态或其他信息和/或从主机216接收指令提供了准备。从主机216到控制逻辑单元206的指令的实施例包括请求状态以及初始化、继续或中止为电池204充电的指令。在随后的控制逻辑电路的描述中，响应于电源的状态来改变变量“CHRGSTATE”的值。接着CHRGSTATE可由控制逻辑单元206传递给主机216。主机216可使用CHRGSTATE在控制逻辑单元206外部做决定。例如，主机216可记录某种故障状态的次数或经过的时间，并决定发送指令给控制逻辑单元206以完全停止充电。
在一些实施方式中，存在将被充电的额外电池(未示出)，其中，可编程电源210具有多个功率输出端子或者可选择地能连接到选择的电池的单个输出端子。对于其中多个电池可用于充电的实施方式，ADC具有多个输入通道或MUX或其他装置，以将ADC配置为测量被充电的具体电池的VBATT。在本公开中，如下仅仅一个电池被描述。本发明的方法可被以同样的方式对每个电池进行实践。实践本发明的系统的设计者根据由电池制造商提供的说明书或特性曲线或者其他标准来调整本系统的操作。一些实施方式包括用于感测电池传感器的装置，例如定位在电池上或电池附近的温度传感器，该传感器可通过它的温度响应电阻来提供温度数据。传感器的电阻可随后由ADC 202测量并得出温度。在一些实施方式中，充电中的电池包括内部的温度传感器，其向控制逻辑单元206提供串行的温度数据，或者其具有用于测量电池温度传感器的电阻的端子。
正如在本公开中所使用的，术语“电池充电器”是指图2中示出的除了电池204和可选择的主机214之外的元件。“电池充电器”在某些情况下也可指可编程电源210.
图3为Li离子电池的模型，其由美国能源部(DOE)的国家可再生能源实验室(NREL)开发。电池由在边界内的电路表示，该边界由参考数字302指示，电池包括两个电容(CB，CC)和三个电阻器(RE，RC及RT)。进入电池302的总的净电荷由IC 310表示。任何负载IS 304仅仅被视为另一个电流需求。电池302通过端子VO 306进行充电。NREL将这个模型命名为“电容模型”或“RC模型”。通过检查，我们看到利用恒定电流为电池302充电使得电容CB和CC充电。电容器具有固定值。电池302的充电状态可在任何瞬时通过测量端子VO 306处的开路电压而得知。NREL进行了将RC模型与代表性的电池的已知充电状态相比较的受控实验，并发现RC模型预测最终的充电状态(“SOC”)低于实际情况大约3.7％。
本发明的方法由图4到12的流程图所阐释。下表定义了各种电池及充电器状态、电池及充电器模式，以及在本发明的一些实施方式中使用的示例性程序中所使用的变量。
表1
电池状态(BATTSTATE)
  符号   说明
  CVCHRG   恒定电压充电
  CCCHRG   恒定电流充电
  FAULT   检测到的故障
  LO_CURR   低电流充电
  DETECT   检测状态
  DONTCHRG   不充电
  USE   电池准备使用或在使用中从而为负载提供能量
表2
电池错误(BETTERR)
  符号   说明
  BATTDET   电池错误被检测
  BATTRTO   低电流充电超时
  BATTCCTO   恒定电流充电超时
  BATTCVTO   恒定电压充电超时
  OVRTEMP   电池超出规定温度太高或太低
  OCURRENT   在恒定电压充电期间增加电池电流
表3
充电器状态(CHRGSTATE)
 符号   说明
 CHRGFLT   充电器正经历故障状态
 CHRNG   充电器正在充电
 CHRGD   电池被充电
表4
充电器模式(CHRGMODE)
  符号   说明
  SHUTDN   关闭模式
  LC   低电流充电模式
  CC   恒定电流模式
  CV   恒定电压模式
表5
变量
 符号   说明
 ADAPTERIN   T＝电源适配器214正在使用
 CHRGCMD   从主机216到控制逻辑单元206的指令字
 BATTERR   保持电池错误的种类的指示器
 BATTIN   T＝电池被检测，F＝没有任何电池被检测
 BATTFLTWAIT   保持BATTFLT为TRUE的时间单元的值
 CR_DV   在阶段2充电期间保持电池电压中的变化值的数字表示
 CR_VO   保持电池204的电压的数字形式
 MODE_SEL   保持表示CR/CV或CC/CV充电方法的选择标记
 VTAR   在CR/CV方法的阶段3期间保持目标恒定电压的值
 CURRENT   保持由控制逻辑单元206传递给可编程电源210的电流值
 VBATT   保持电池电压的值
 VBATT_MIN   最小电池电压，在其之上，电池可接受标准的充电电流。
 CR_I   为CR/CV方法的阶段2保持瞬时恒定电流目标
 CC_I   为CC/CV方法的阶段2保持瞬时目标电流
 CRCHRG   T＝恒定电压变化速率充电方法
 VBATT_STARTCV   电池电压值，在这一点(交越点)恒定电压充电开始
 TEMPBATT   保持一种形式的电池温度
在一个实施方式中，本发明的方法的逻辑流程由控制逻辑单元206执行的程序提供。图4为周期地(例如，每秒一次)执行的程序的实施例。流程400可被称为中断服务程序，其由软件的或物理的定时器或者用于周期地执行过程的其他装置产生。为了说明的目的，示例性流程的描述将假设流程400由中断服务程序调用。流程400从流程400的先前执行中恢复变量，接收用于VBATT的瞬时值，随后确定是否应改变任何变量。在步骤402，用于VBATT的数字表示，例如在线路208上的来自于ADC 202的ADC[9:0]，被读取和保存以用于后面的使用，并且充电器及电池的状态、电池的错误状态、充电器模式、以及来自于先前循环迭代的任何其他的变量被恢复。在一个实施方式中，这使得能为多个电池充电，其中，变量可以一个电池一个电池地被调用并随后储存。在此处的为单个电池充电的实施例的描述中，从先前的迭代运送的数据为静态的，因此恢复变量值的步骤不是必需的。在本发明的一些实施方式中，所有的或者少于所有的充电器装置或逻辑被嵌入在较大的系统中，例如，开关电源控制器，其中较大的系统，比在此处的实施例中所描述的用于电池充电的服务中断之间的时间段更频繁地对各种电压采样，所述电压包括VBATT。在这样的实施方式中，在步骤402的读取VBATT的步骤可被跳过，并且来自于较大系统的用于VBATT的最大电流值可被使用。在步骤404，如果例如电源适配器214的适配器被发现为第一次出现(也就是说，该适配器在先前循环通过流程400中没有被发现)，在进行到步骤410之前，在步骤408，BATTSTATE被设定为成DETECT。电源适配器可被以各种方式检测，例如，通过由ADC 202(连接未示出)测量到可编程电源210的输入电压、通过线路220上的从可编程电源210到控制逻辑单元206的状态信号，等等。在步骤410，如果适配器没出现，或者主机(如果出现)已经命令充电器系统不为电池充电，或者如果电池没出现(VOC＝0伏特)，则在进行到步骤414之前，在步骤412，BATTSTATE被设定为DONTCHARGE。在步骤414的状态变量BATTSTATE的值将与它在步骤402的值一样，除非它已经由于步骤404或步骤410的检验而改变。步骤414将控制传递给对应于BATTSTATE的值的另一个过程。下一个过程可为DONTCHRG()600，FAULT()700，DETECT()800，LO_CURR()900，CCCHRG()1000，CVCHRG()1100，或者USE()1200。
图5为用于配置例如图2中的可编程电源210的可编程电源的子程序流程的实施例。CONFIG()500由不同的其他流程调用，所述流程指定电流或电压以及充电器模式，并将该模式及目标值传递给CONFIG()500以用于操作。在步骤502，如果CHRGMODE＝SHUTDN，则控制逻辑单元206在步骤508关断可编程电源210。如果CHRGMODE＝LC，则控制逻辑单元206在步骤512配置可编程电源210，用于先前由步骤826或步骤830(图8)或在步骤920或步骤922(图9)确定的低电流充电目标速率。如果CHRGMODE＝CC，则控制逻辑单元206在步骤510将可编程电源210配置成提供如先前在步骤846或844(图8)或在步骤914或918(图9)、或在步骤1042(图10)确定的恒定电流。如果CHRGMODE＝CV，则控制逻辑单元206在步骤506将可编程电源210配置成提供例如4.20伏特的恒定电压，正如先前在步骤1004(图10)所确定的。在步骤514，控制被传递回到调用程序。
图6是用于在步骤414的条件为BATTSTATE＝DONTCHARG的流程的实施例。流程600的目的是关断可编程电源210。在步骤602，CHRGMODE被设定为SHUTDN，且在步骤604控制被传递给CONFIG()500以用于操作。当控制从步骤514返回时，流程600在步骤606通过返回到中断服务程序而退出。
图7是用于在步骤414的条件为BATTSTATE＝FAULT()的流程的实施例。流程700的目的是配置可编程电源210并给予用于清除故障状态的时间。在步骤702，CHRGSTATE被设定为CHRGFLT。除非由于步骤404或步骤410的检验，在BATTSTATE中存在变化，否则流程400的每个迭代将控制传递给FAULT()700以确定等待时间段是否终止。如果故障状态实际上已经被清除但等待时间段还没有结束，则系统将不会知道。因此，流程700是在经历DETECT()800流程以估计电池204和可编程电源210的状态之前的时间延迟。瞬时故障的原因可能是由于电池204已经被低电流充电太久(例如步骤904)、充电太久(例如步骤1008)、电池204超出了用于充电的适当的温度范围(例如步骤1012、步骤1106或步骤808)，等等。在一个实施方式中，BATTERR的值指示瞬时故障的类型。在一些实施方式中，等待时间段(BATTFLTWAITMAX)被设定为相应于BATTERR值的时间值。例如，BATTFLTWAITMAX对于BATTERR＝OVRTEMP可被设定为5分钟，且对于BATTDET可被设定为1分钟。
在一个实施方式中，BATTFLTWAITMAX的值为预定的固定时间，例如1分钟。步骤704将变量BATTFLTWAIT的瞬时值与BATTFLTWAITMAX比较。如果没有超出最大时间，则控制传递给步骤708以仅仅返回而没有其他操作。如果故障状态已经持续了足够久，以致于BATTFLTWAIT已经超过了BATTFLTWAITMAX，则在步骤706，故障状态通过将BATTSTATE设定为DETECT()而结束，然后在步骤708返回到服务程序。将BATTSTATE设定为DETECT()允许控制逻辑单元206在流程400的下一次迭代之后重新评定瞬时操作状态。在该实施例中，BATTFLTWAIT为定时器的值，在故障检测的时刻，定时器被清零并重启。
流程800是用于在步骤414的条件为BATTSTATE＝DETECT()的流程的实施例。流程800(图8A和图8B中所描述的)目的是为了检测各种错误条件，并且，如果没有错误，则确定是以低电流充电、以标称电流充电还是以恒定电压充电，正如由诸如电池204的电池的瞬时电压所确定的。在步骤802，将电池204的电压与例如4.19伏特的预定的最大值比较。如果电池204的电压高于或者等于预定的最大值，则电池204被视为完全充电。在步骤804，BATTSTATE被设定为USE且CHRGSTATE被设定为CHRGD，在步骤803调用CONFIG()500以用于操作，随后，在步骤805控制被返回到服务程序。如果在步骤802电池204的电压不超过最大值，则在步骤806，CHRGSTATE被设定为CHRNG且故障定时器BATTFLTWAIT被初始化。在步骤808，如果电池204的温度低于用于低电流充电的最小温度，例如0摄氏度，或者高于用于充电的最大温度，例如高于制造商指定的最大温度之下5摄氏度，则在步骤814，CHRGEMODE被设定为SHUTDN，BATTSTATE设定为FAULT，故障定时器BATTFLTWAIT被启动，且BATTERR设定为OVRTEMP，随后在步骤816，CONFIG()500被调用。当控制从CONFIG()500返回时，步骤817将控制返回到服务程序。
如果电池204的温度在预定的可允许的范围内(步骤808)，则控制传递到步骤810。如果在步骤810，电池204的电压大于或等于例如4.18伏特的交越点电压(VBATT_STARTCV)，则控制传递给步骤818。交越点的电压定义了恒定电压充电(阶段3)开始的点。在步骤818，可编程电源210通过将BATTSTATE设定为CVCHRG，将CHRGMODE设定为CV且初始化定时器TMR_BATT，而被配置为用于恒定电压充电。在步骤817，CONFIG()500被调用，随后在步骤819，控制返回到服务程序。
在步骤810，如果VBATT小于VBATT_STARTCV，则控制传递给步骤812。在步骤812，已知电池204的电压低于交越点，这是步骤810的检验结果。如果电池具有太低的电压，则它不可能被有效的充电。在步骤812，将电压与用于充电的最小值(VBATT_MIN)例如2.9伏特进行比较。如果电池204的电压高于VBATT_MIN且温度高于用于充电的最小值(TEMPBATT_MIN)，例如0摄氏度(已知电池204的温度低于最大值-这是在步骤808的检验结果)，那么可编程电源210通过转移到步骤820而被配置为用于恒定电流充电。在步骤820，BATTSTATE被设定为CCCHRG，CHRGMODE被设定为CC，且定时器TMR_BATT被初始化。在一些实施方式中，充电器系统可被配置为利用CC/CV方法或CR/CV方法进行充电。这可由主机214、由连接到控制逻辑单元206的选择器开关(未示出)、或由其他装置选择。如果选择了CC/CV充电，则MODE_SEL被发现等于CCCV且步骤842转移到步骤846。在步骤846，用于此充电模式的目标恒定电流被设定为CC_I，例如.5CmA，接着在步骤838，控制被传递给CONFIG()500以用于操作。如果未选择CC/CV充电方法(在步骤842，MODE_SEL<>CCCV)，那么使用CR/CV方法且控制从步骤842传递到步骤844。如果根据本发明的系统不提供在CC/CV和CR/CV方法之间进行选择的能力，则步骤820之后是步骤844，而不执行步骤842及846。在步骤844，可编程电源210通过将CURRENT设定为CR_I而被配置为用于CR/CV充电，瞬时电池204的电压被保存到存储器变量CR_VO，且定时器TMR_CR被初始化。正如将被看到的(流程1000)，在阶段2期间，CC/CV和CR/CV方法都使用恒定电流。然而，在CC/CV充电中，恒定电流值不变，且典型地由充电系统的设计者根据电池制造商的说明书预先确定。在CR/CV充电中，恒定电流值周期地变化以响应于电池204的电压或开路电压VOC。在步骤844，仍然不知道什么值的CR_I将产生用于电池204的电压VOC的预定变化速率。CR/CV流程(从步骤1018转移)将随着时间做出适当的调整。在步骤844，预定的电流目标，例如.1CmA，被设定为初始化值。可使用其他的初始电流值，例如，期望的最大的固定速率充电电流的一半。在一些实施方式中，电流不从初始电流开始改变，直到经历了一定时间例如10分钟为止。如前面的，在步骤838，随后控制被传递给CONFIG()500。当控制从CONFIG()500返回时，在步骤840控制被传递给服务程序。
如果在步骤812，电池204的电压被发现低于最小值VBATT_MIN或者电池204的温度低于用于充电的最小温度，则电池204将不能接受高速率的充电。采用到步骤822的转移，从而为低电流充电(阶段1)做准备。低电流充电的目的是将电池204的电压慢慢升高直到它达到VBATT_MIN为止，此时阶段2的充电被初始化。低电流充电也可升高电池的温度。电池直到通过步骤812的两个检测条件才被正常地充电。在步骤822，定时器TMR_BATT被初始化，以便可监测用于低电流充电的时间，BATTSTATE被设定为LO_CURR，接着控制被传递到步骤824。低电流充电本质上是利用比阶段2的恒定电流充电的电流低很多的电流进行的恒定电流充电。步骤824确定使用什么样的低电流充电速率(电流)。如果电池204的电压高于VBATT_MIN_TR(用于低电流充电的最小值)，其由电池制造商指定，例如为1.0伏特，则步骤826在将控制在步骤838传递给CONFIG()500之前，通过设定CURRENT＝LC_HI来设定适当的电流目标(例如.05CmA)。在一些实施方式中，如果电池204的电压低于用于低电流充电的最小值VBATT_MIN_TR(步骤824)，那么在步骤830，在将控制在步骤838传递给CONFIG()500之前，设定非常低的充电电流LC_LO(例如，.01CmA)。步骤830的较低的电流的目的是使电池204达到电压VBATT_MIN_TR，在这一点，可使用标准的低电流充电。当CONFIG()500返回时，步骤840将控制返回到服务程序。在一些实施方式中，仅仅采用一个低电流充电速率，排除了步骤824、826以及830。在那种情形下，步骤822在将控制传递给步骤838之前设定目标低电流充电电流(CURRENT＝LC_HI)，并随后在步骤840返回到服务程序。
流程900是用于在步骤414的条件为BATTSTATE＝LO_CURR的流程的实施例。流程900(图9中所描述的)的目的是提供用于为例如电池204的电池充电的低电流。当电池被深度放电或者因为任何理由具有非常低的电压，例如，低于1.0伏特时，需要低电流充电。当电池温度非常低，例如低于0摄氏度时，也推荐低电流充电。具有非常低的电压或温度的电池不能接受标准恒定电流充电速率(诸如在阶段2的期间所提供的)而没有损坏。在流程800的实施例中，步骤812可确定电池204的电压低于VBATT_MIN或者比TEMPBATT_MIN温度低。在那种情况下，步骤822将BATTSTATE设定为LO_CURR()并初始化TMR_BATT。流程400的下一次迭代导致控制传递给LO_CURR()900。在步骤904，为了超时条件而检查TMR_BATT。如果TMR_BATT已经超时了，则我们假设电池204或充电器存在问题且转移到步骤906。步骤906通过将CHRGMODE设定为SHUTDN、BATTSTATE设定为FAULT、且将BATERR设定为BATTRTO来停止充电。随后在步骤907，通过调用CONFIG()500来请求关断，且控制在步骤909返回到服务程序。
如果充电器已经被低电流充电的时间小于最大时间(TMR_BATT没有超时)，则步骤904转移到步骤908。在步骤908，电池204的电压和温度被检查以察看两者是否都处于用于恒定电流充电(阶段2)的推荐范围内。如果是这样，则在步骤910，通过设定BATTSTATE＝CCCHRG、初始化TMR_BATT、以及设定CHRGMODE＝CC，来准备(set up)阶段2的充电。从步骤910进行转移类似于在DETECT()800中从步骤820进行转移。在一些实施方式中，步骤910为流程400的下一次迭代做准备以转移到DETECT()800。在一个实施方式中，步骤908(如果为“YES”)转移到步骤820，且逻辑流程从那里继续进行。
在示出的实施例中，流程900在步骤910，912，918，914，915和916中分别重复相应于步骤820，842，844，846，838和840的逻辑。流程910到916与步骤820到840的流程相同，不在此重复描述了。
如果在步骤908，电池204的电压或温度超出理想的范围，则步骤924设定CHRGMODE＝LC以及BATTSTATE＝LO_CURR。在本发明的一些实施方式中，仅仅存在一个低电流充电速率(电流)，在调用CONFIG()500和将控制返回到服务程序之前，将其写到变量CURRENT。在流程900的实施例中，步骤926确定电池204的电压是否低于某个值，例如1.0伏特。如果是这样，则在步骤922，CURRENT被设定成低电流值LC_LO，例如.01CmA。如果电池204的电压不小于VBATT_MIN_TR，那么在步骤920，例如.05CmA的较高的低电流充电电流LC_HI被写到CURRENT。低电流充电速率可较早地在DETECT()800的步骤826或830被设定。在步骤926的检验确定电池204的电压是否已经足够地增加以从较低的低电流充电(LC_LO)进行到较高的低电流充电。不管是否采取步骤920或步骤922，可编程电源210通过在步骤915调用CONFIG()500而被配置，随后在步骤916，控制被返回到服务程序。
流程1000是用于在步骤414的条件为BATTSTATE＝CCCHRG()的流程的实施例。流程1000(如图10A，及图10B，及图10C中描述的)的目的是向诸如电池204的电池提供恒定电流充电，同时，对于指示阶段2结束的条件的进行检验。在步骤1002，将电池204的电压与例如4.18伏特的VBATT_STARTCV比较，其指示恒定电流充电将结束而恒定电压充电将开始，该状态先前被称为“交越点”。如果已经到达交越点，则采取到步骤1004的转移。在步骤1004，通过将BATTSTATE设定为CVCHRG、CHRGMODE设定为CV、初始化TMR_BATT以及将VTAR设定为理想的例如4.20伏特的恒定电压VBATT_MAX，来为恒定电压充电做准备。通过在步骤1016调用CONFIG()500以及在步骤1020将控制返回到服务程序来完成准备。
如果在步骤1002的检测失败了，则在步骤1008检查TMR_BATT是否超时。如果TMR_BATT已经超时了，则我们假设充电由于不知道的问题已经持续太久了。到步骤1010的转移设定CHRGMODE＝SHUTDN、BATTSTATE＝FAULT、以及BATTERR＝BATTCCTO，以关断可编程电源210。该操作通过在步骤1016调用CONFTG()500而完成，且在步骤1020将控制返回到服务程序。
如果TMR_BATT没有超时(步骤1008)，则步骤1012检查电池204的温度。如果电池温度太高，例如超过40摄氏度，则步骤1014关断可编程电源210(CHRGMODE＝SHUTDN，BATTSTATE＝FAULT)且设定故障条件BATTERR＝OVRTEMP。于是该操作通过在步骤1016调用CONFIG()500以及在步骤1020将控制返回到服务程序来完成。
如果电池204的温度处于充电范围内(在步骤1012)，则控制从步骤1012转移到步骤步骤1018。如果充电器没有配置为根据CR/CV方法(选择装置先前已讨论)进行工作，则不需要进一步的操作，用于CC/CV的电流目标先前在步骤914或步骤820已被设定，因此步骤1020将控制返回到服务程序。然而，如果MODE_SEL＝CRCV，则恒定的充电电流CR_I可被更改。定时器TMR_CR先前在步骤844被初始化。在步骤1022，TMO_CR递增。在步骤1024，TMR_CR被检查是否等于超时值TMR_CRMAX，例如1分钟(如果流程400每秒被调用一次的60d的计数)。如果TMR_CR等于TMR_CRMAX，则步骤1026关断可编程电源210，随后在步骤1028调用CONFIG()500，接着在步骤1028将控制返回到服务程序。注意到BATTSTATE不变化，定时器TMR_CR不重新初始化，没有故障状态被呈报，则可编程电源210保持关断。在步骤1026关断可编程电源210的目的是使得在步骤402电池204的开路电压(VOC)可由ADC 202读取。正如先前所讨论的，电池204的VOC相应于电池204的充电状态。由于BATTSTATE仍旧为CCCHRG，因此流程将从步骤414转移到CCHRG()1000(假如步骤404和步骤410不介入)。假定检验1002、1008、1012仍旧为FALSE以及MODE_SEL仍旧等于CRCV，则在步骤1022定时器TMR_CR将递增，步骤1024的检验现在将为FALSE，且控制将转移到步骤1032。在步骤1032检验TMR_CR是否大于超时的目的不是确定故障状态，而是在已经确定了先前循环中的开路电压VOC之后，检查VOC中的变化。也就是说，直到已经达到TMR_CRMAX为止，流程将是步骤1024、1032并在步骤1046返回到服务程序。当(正好地)达到TMR_CRMAX时，开路电压VO被读取。接着，下一次经历流程1000时，在步骤1032的检验将为TRUE，并采取到步骤1034的转移。正如下文中所描述的，转移通过步骤1034的目的是确定CURRENT的值是否需要被更改，接着定时器TMR_CR复位，且再一次我们等待在步骤1024的检验为TRUE。
在步骤1034，相对于先前的值的VOC(CR_DV)中的变化通过在VBATT(其为来自于流程400的刚刚完成的迭代的VOC，在此期间可编程电源210被关断)和CR_VO之间取差值来得到，其中，CR_VO保持来自于先前步骤1042或者来自于在DETECT()800期间的步骤844或在LO_CURR()900期间的步骤918的VOC。MAX函数在步骤1034被使用以确保CR_DV不返回负值。步骤1036进行检查以察看CR_DV是否为0。如果CR_DV为0，则电池204的电压不上升，所以在步骤1040得到用于新的恒定电流的值，该值为瞬时CR_I和最大电流CR_IMAX之间的中值，例如1.0CmA。在步骤1042，CURRENT被设定为CR_I(来自于步骤1040或步骤1038)的新值，定时器TMR_CR被重新初始化，瞬时值VOC(VBATT)被保存到CR_VO，且通过设定CHRGMODE＝CC，使可编程电源210脱离关断。随后在步骤1044通过调用CONFIG()500采取操作，接着在步骤1046将控制返回到服务程序。在步骤1040，不知道将提供期望的dV/dT的CR_I调节的精确值。步骤1040的目的是提供上升的VOC，随后其将允许调节程序(scaling procedure)(步骤1038)配置充电器以达到目标dV/dT。当dV/dT为正时，步骤1036将转移到步骤1038。步骤1038依据下面的公式调节瞬时电流CR_I
Figure G2008800116388D00181
[等式1]
其中，恒定速率电流＝CR_I，dV/dTTAR＝CRDVtar，以及dV/dT＝来自于步骤1034的CR_DV。在一些实施方式中，VBATT的测量之间的时间间隔，例如1秒，为固定的且为预先确定的。在这样的实施方式中[等式1]可简化成：
Figure G2008800116388D00182
[等式2]
在CC/CV充电中，在阶段2期间的充电电流在整个阶段是固定的，具有存在先前所述的问题的可能性。利用本发明的CR/CV充电方法，阶段2的恒定电流被周期性的变化，从而提供每单位时间的VOC中的大约恒定的变化。也就是说，利用CC/CV方法，阶段2的电流固定在预定值，而利用CR/CV方法，它为恒定的每单位时间的开路电压的变化。CR/CV方法中的阶段2期间的“恒定”电流在一时间段(例如，TMR_CR)期间是恒定的，随后如下一时间段所需要的那样被改变，以便于维持电池电压的恒定变化速率。考虑典型的Li离子电池。例如，制造商的规定可指示，阶段2应以.5CmA的电流持续大约40分钟，同时VBATT从2.9伏特增加到4.20伏特。在本发明的方法中，通过下式来得到CRDVTAR。
CRDVTAR＝dV/dTTAR＝(4.2-2.9)/40＝.0325伏特每分钟
除非所需要的电流超过可编程电源210的容量，CR I将按照需要变化以维持dV/dTTAR。如果，举例来说，利用上面的实施例并假定TMR_CRMAX是两分钟，则在阶段2期间，VOC被检查20次且电流每次都被调整(如果需要)以在步骤1042将dV/dT控制为在CCCHRG()1000的每次迭代之后上升大约.06伏特。VOC近似线性地增加，阶段2的持续时间对于同样类型/规格的每个电池将大致相同，而不管状态或温度如何。
在步骤1038后，控制接着转移到步骤1042从而为配置做准备(如先前所描述的)，包括使可编程电源210脱离关断，随后在步骤1044通过调用CONFIG()500来采取操作，接着在步骤1046将控制返回到服务程序。
在一些实施方式中，由图10B所阐释的流程1000的部分改为被图10C中示出的流程表示。特别地，在步骤1032C之后，电压中的变化不限于0伏特的最小值(步骤1036，图10B)，而是依据步骤1054得到。在步骤1052的检验确定电池的开路电压(VBATT)是否降低或保持稳定。电池电压没有增加时输入到电池中的能量(充电电流)可为目前的或即将发生的电池故障的指示。如果为TRUE(步骤1052)，则电池被视为处于充电系统不能从其恢复的故障模式中。通过转移到步骤1050，充电被完全停止，其中，CHRGMODE被设定为SHUTDN并且BATTSTATE被设定为DONTCHRG，于是在步骤1044C通过调用CONFIG()500而采取操作，接着在步骤1046C将控制返回到服务程序。此后，流程400将继续转移到流程600直到除此处所描述的流程之外的操作发生为止，例如主机216的干涉、移除引起系统复位的所有电源、以及类似操作。在一个实施方式中，BATTERR被设定为BATTDET，以用于后面的由控制逻辑单元206进行的到主机216的通信。如果CD_DV大于0，则正如在步骤1052所确定的，流程继续经历步骤1038C、1042C、1044C及1046C。步骤1032C、1038C、1042C、1044C及1046C相应于图10B中的类似地标号的块，并且此处不再进一步描述。
在步骤1052的检验更多地被称为“电池故障检验”。除了简单地降低电池电压之外的其它检验可用于确定实际的或即将发生的电池故障。例如，在一个实施方式中，当电池电压值的移动平均数没有增加时，电池被视为发生故障。在另一个实施方式中，电池故障检验包括获得电池温度的表示，并且如果温度超过某个值则确定有可能发生故障。在另一个实施方式中，温度增加的某种最大速率，独自地或连同VOC的负变化，被用作故障的指示。温度有时通过将热电偶置于电池内或电池附近并利用ADC 202读取热电偶的电压而获得。在一些实施方式中，在CC/CV曲线中，即使VOC在增加，但增加的速率改变了，例如变平或下降，那么电池被视为出故障了。
在一个实施例中，压力传感器包含在电池中，且处于某种压力时，确定可能发生故障。压力的值通过利用ADC 202读取压力传感器而获得。在一些实施方式中，形成为电池外壳的一部分的应变仪由ADC 202读取，以便于检测外壳的膨胀，再一次指示可能的电池故障，即使当电池没有充电也没有放电也是如此。
举例来说，我们观察图14。图14呈现了在实验室环境中所记录的数据，其中使电池过度受力以便于检查电池故障机制。电池保护电路失效，随后电池经受高电压和/或电流，直到故障被发现为止。曲线1401表示在大约23分钟的时间窗内的电池电压，其中大约每秒采集数据。曲线1403表示所计算出的VO的变化速率。利用近似固定的电流来采集数据以观察电池电压的工作情况。在点1405处，我们看到dV/dT的斜率中的变化。在一些实施方式中，点1405处的状态被视为用于在步骤1502报告电池故障时的状态，其中dV/dT变得相对恒定。在一个实施方式中，点1407的状态被视为用于在步骤1502报告电池故障时的状态，其中，dV/dT开始下降。在一个实施方式中，VO数据的数字滤波被采用，且滤波后的VO值的二阶导数被用于确定电池故障，例如如果dV2/dT2为负的。
在CR/CV方法的一个实施方式中，其中通过前面所述的控制循环，dV/dT被控制到稳定的值，以类似于先前解释的CC/CV方法的电压检查的方式来检查维持目标dV/dT所需要的电流的值，不期望的充电电流的变化可能是电池故障的指示。例如，充电电流的突然增加可指示电池导电片之间的局部短路。
在本发明的一个实施方式中，步骤1050进一步包括避免或减小电池故障的影响的一个操作或多个操作，所述电池故障的影响诸如失火、渗气、化学泄漏、外壳破裂以及极端温度。例如，在一个实施方式中，具有低导通电阻(Rds_on)的功率晶体管被连接在正极电池端子和负极电池端子之间。如果检测到电池故障，则功率晶体管被驱动到其导通状态。导通晶体管使电池短路且将产生很大的热量，但是短路电流流过电池表面面积的大部分而不是局部加热区域。在一个实施方式中，功率晶体管被间歇地脉动导通和截止，以允许一些热能在导通时间段之间消散。在另一个实施方式中，触发电子操作值。许多这样的应急操作永久地使电池失效，但是好处在于避免损害超出对电池本身的损害。
流程1100是用于在步骤414的条件为BATTSTATE＝CVCHG的流程的实施例。图11中描述的流程1100的目的是为例如电池204的电池提供恒定电压充电，同时监测错误状态及终点状态。此阶段先前被称为“阶段3”，且在先前描述的交越检测点处开始。流程1100是在步骤1002的检验和在步骤1004的准备的结果，其中，定时器TMR_BATT被初始化，或者它是在步骤810的检验和在步骤818的准备的结果。在步骤1102，对定时器TMR_BATT检查超时状态。如果在阶段3期间TMR_BATT已经超时了，例如超过60分钟，则通过转移到步骤1104来通过将CHRGMODE设定为SHUTDN而关闭可编程电源210，电池204被看作完全充电(尽管它可能如此或不是如此)。充电器系统通过将CHRGTSTATE设定为CHRGD以及将BATTSTATE设定为USE而作准备。BATTERR被设定为BATTCVTO，在一个实施方式中，其没有被控制逻辑单元206所使用，但是如果出现了，主机214可能对其感兴趣。在步骤1116通过调用CONFIG()500采取操作，随后在步骤1114将控制返回到服务程序。
如果TMR_BATT没有超时(步骤1102)，则采取步骤1106，其中，电池204的温度与例如45摄氏度的最大温度TEMPBATT_MAX作比较。如果电池204的温度等于或大于TEMPBATT_MAX，则采取步骤1108以关断可编程电源210，将BATTSTATE设置成FAULT，并通过将BATTERR设定为OVRTEMP而传递故障类型的指示。在步骤1116通过调用CONFIG()500采取操作，随后在步骤1114控制被返回到服务程序。
如果没有超过TEMPBATT_MAX(步骤1106)，则采取步骤1107，其中，流过电池204的电流IC310的值与来自于流程1100的前一迭代的电池204的电流IC 310(IC_last)的值作比较。如果电池204的电流IC 310的瞬时值已经增加了(即，IC 310大于IC_last)，则采取步骤1109以关断可编程电源210，将BATTSTATE设定为FAULT，并通过将BATTERR设定为OCURRENT而传递故障类型的指示。通过在步骤1116调用CONFIG()500而采取操作，随后在步骤1114控制被返回到服务程序。在恒定电压阶段3期间的电池204的电流IC 310中的增加可指示即时的或即将发生的电池故障，并且充电被立即停止。
如果在步骤1107的检验为FALSE，在步骤1110，IC310与CV_I_MIN比较。IC 310可通过由ADC 202测量感应电阻RSENSE205两端的电压、通过利用参考电压(CV_I_MIN*RSENSE)的电阻RSENSE两端的比较器、或本领域技术人员所知的用于测量充电电流的其他装置来得知。在一些实施方式中，IC 310通过可编程电源210被报告给控制逻辑单元206。如果在步骤1110，电流IC小于CV_I_MIN，则电池204被视为完全充电，且阶段3结束。在一个实施方式中，终点状态不是基于电流IC 310确定的而是被定义为等于例如4.20伏特的某个值的开路电压。在这样的实施方式中，在步骤110的检验读取“VO＞＝VBATT_MAX？”。在步骤1112，通过将CHRGMODE设定为SHUTDN以关断可编程电源210、设定BATTSTATE＝USE以及CHRGSTATE＝CHRGD来结束阶段3。在步骤1116通过调用CONFIG()500而采取操作，随后在步骤1114，控制被返回到服务程序。如果在步骤1110电流IC 310比CV_I_MIN大(或者在一个实施方式中，VO＜VBATT_MAX)，则在步骤1114，通过仅仅将控制返回到服务程序而使恒定电压充电继续进行。
在一个实施方式中，用于CV_I_MIN的值被电池制造商指定为某个预定的值，例如.1CmA。尽管在工业中普遍被实行，但是.1CmA的绝对值可能出现问题。例如，如果电池被严重地损坏(多次充电/放电循环、被损害、非常高的温度等等)，那么.1CmA与被研究电池的瞬时容量相比可能表示了非常高的值(电流)。因此，利用由电池制造商推荐的预定电流值可能使电池充电不足、在已经损坏的电池中储存比可能的更少的电荷、向使用者提供差的性能。在本发明一些实施方式中，处于交越点的电流的值(也就是说，来自于步骤1042的CR_I的瞬时值)被调节，例如(.1*CR_I)，并被保存为CV_I_MIN。因此，在一些实施方式中，在步骤1110的检验被检查以看出什么时候电流IC 310减小到交越点处的电流值的预定百分比，例如百分之十，而不是减小到预定的电流绝对值。
流程1200是用于在步骤414的条件为BATTSTATE＝USE的流程的实施例。图12中描述的流程1200的目的是提供可用于为负载供电的电池电源。例如，在一个独立的充电器中，电池电压可被监测以确定电池没有自放电(或者通过充电器进行泄漏)而使得它需要被重新充电。在一个系统中，其中，充电器和电池被嵌在较大的系统内，例如，手机、数码相机或包括用于不需移除而为电池充电的部件的许多其他设备之一，流程1200可向例如主机214的较大的系统提供状态信息。在步骤1202，例如电池204的电池的电压与例如3.9伏特的电压VBATT_RESTART相比较，以确定电池204是否应该被重新充电。根据系统的需要，VBATT_RESTART的值由系统的设计者确定。如果电池204的电压高于重启电压VBATT_RESTART，则在步骤1206，CHRGMODE被设定为SHUTDN(其可能已经处于该模式)，这就将可编程电源从电池204移除。控制随后在步骤1208被返回到服务程序。如果VBATT小于VBATT_RESTART，则通过在步骤1204将BATTSTATE设定为DETECT()而将该状态报告给控制逻辑单元206，且在步骤1208将控制返回到服务程序。这将使得流程400的下一次迭代转移到流程DETECT()800，其中，将按照先前所述的确定下一个步骤。
图13呈现了根据本发明被充电的诸如电池204的典型电池的电压和电流值。注意，在阶段2期间的电流IC 310的曲线图与图1中示出的现有技术的固定电流比较。曲线1302表示随着时间的过去的开路电池电压VOC。从在阶段2中充电电流IC 310稳定的时刻直到交越点，曲线1302基本上为线性的。曲线1304和1306示出了用于两个不同电池的电流曲线；曲线1304代表电压充足的(strong)电池，而曲线1306代表正被充电的电压不足的(weak)电池。对于在给定的单个充电周期中的任何给定电池204，仅一条个曲线就会代表正被充电的电池204的充电经过。例如，电压充足的、新的、温度高的电池可接受由曲线1304表示的较高的充电电流。被传递到电池204(并被其储存)的能量是在电流被提供的时间段内在充电电流曲线之下的面积。电压不足或者被损坏的电池可利用类似于曲线1306的电流IC 310的曲线充电。注意到，用于电压充足和电压不足的电池的充电时间是相同的，但是在曲线1306之下的面积小于在曲线1304之下的面积，说明了输送的(且随后可获得的)功率的不同。
在本发明的方法的上面描述中，使用了电池开路电压值。参看图3，我们看到在测量开路电压时，电阻没有影响；没有电流引起压降。因此，开路电压被用于确定电池的充电状态。以另一种方式来说，它代表了储存在模型的电容器上的电荷。然而，电池电压连接到充电系统时(也就是说，非开路电压)有时被用于查看电压变化状态。
本公开将被看作示例性的而不是限定下面所要求的主题的范围、性质或精神。在研究了本公开之后，许多更改和变化对于本领域技术人员来说将变得明显，包括使用此处所描述的元件的同等功能和/或结构的替换，使用用于此处描述的连接的同等功能的连接、和/或使用用于此处所描述的步骤的同等功能的步骤。这样的非实质的变化将被认为处于这里所预期的范围内。而且，考虑到本公开，如果对于具体的装置或步骤给出了多个实施例，且在这些给出的实施例之间和/或之外的推论是明显的，那么本公开将被视为有效地公开并由此涵盖至少这样的推论。
附加专利权、争论的解决方案以及术语的解释的权益保留
如果任何公开在这里通过引用而被并入，以及如此被并入的公开与本公开部分地或全部地冲突，那么对于冲突、和/或较宽的公开、和/或较宽的术语定义，以本发明为准。如果如此被并入的公开彼此部分地或全部地冲突，那么以在后日期的公开为准。
在本公开合法地公布后，本专利申请的所有者不反对其他人对包含于此的文字和图形材料进行复制，只要这样的复制是为了理解本发明的公开以及由此促进有益的技术或科学的有限目的即可。然而，所有者不放弃可能合法地与所公开的材料相关的任何其他权利，这些其他权利包括但不限于此处提供的任何计算机程序列表或艺术作品或其他作品的版权、可与此处提供的新造的术语或艺术作品相关的商标或商业外观的权利、以及于此包括或另外可从此导出的其他的可保护的主题。
除非此处另外地明确声明，普通的术语具有它们在其出现的各自上下文中的相应的普通意义，且普通的技术术语具有其相应的常规意义。考虑到通常概念和具体实施方式的上面公开，所寻求的保护的范围将由随附在这里的权利要求界限。提出的权利要求并不视为将申请人的权利限制到所公开的权利要求，但也不在文字上限定通过一个或更多进一步的申请所要求保护的主题，所述申请包含根据35U.S.C.§120和/或35U.S.C§251提交的那些申请。

Claims (19)

1.一种用于为电池充电的方法，其中所述电池包括外壳，所述方法包括以下步骤：
(a)向所述电池提供近似恒定的电流；
(b)执行所述电池的第一特征的连续采样操作；
(c)响应于所述连续采样操作，确定所述电池的一个或更多参数；
(d)将所述一个或更多参数的值与第一预定值比较；
(e)响应于所述一个或更多参数的所述值与第一预定值之间的差，更改提供给所述电池的所述近似恒定的电流的值；以及
(f)从步骤(a)开始重复所述方法，直到所述电池的所述第一特征的值被确定为等于或大于第二预定值为止。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述电池的所述第一特征为所述电池两端的电压值。
3.根据权利要求2的方法，其中，所述电压值为开路电压值。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述电池的所述第一特征为所述电池的外壳的温度值。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述电池的所述第一特征为所述电池外壳内的压力值。
6.根据权利要求1的方法，其中，所述一个或更多参数包括所述第一特征的值关于时间的变化速率。
7.根据权利要求1的方法，其中，所述一个或更多参数包括所述第一特征的值关于时间的所述变化速率关于时间的变化速率。
8.根据权利要求1的方法，进一步包括以下步骤：
(g)向所述电池提供近似恒定的电压；
(h)执行所述电池的第二特征的连续采样操作；
(i)从步骤(g)开始重复所述方法，直到所述电池的所述第二特征的值被确定为小于或等于第三预定值为止。
9.根据权利要求8的方法，其中，所述电池的所述第二特征为通过所述电池的电流值。
10.根据权利要求8的方法，进一步包括在步骤(g)之前的额外的步骤，所述额外的步骤包括储存提供给所述电池的所述近似恒定的电流的瞬时值。
11.根据权利要求10的方法，进一步包括如下步骤：将所述第三预定值的值设定为所储存的提供给所述电池的所述近似恒定的电流的瞬时值的百分比的值。
12.根据权利要求11的方法，其中所述百分比为百分之十。
13.一种方法，其用于检测正被充电的电池的可能的故障，其中，所述电池包括外壳，所述方法包括以下步骤：
(a)执行所述电池的特征的连续采样操作；
(b)响应于所述连续采样操作，确定所述电池的参数；
(c)从步骤(a)开始重复所述方法，除非所述参数的值违反规定；以及
(d)响应于所述参数的所述值违反所述规定，采取校正的操作。
14.根据权利要求13的方法，其中，近似恒定的电流被提供给所述电池，并且其中所述电池的所述特征为所述电池两端的电压值，并且所述参数为所述电压值中的变化，并且所述规定为电压中的变化不能为负的。
15.根据权利要求13的方法，其中，近似恒定的电流被提供给所述电池，并且其中所述电池的所述特征为所述电池两端的电压值，并且所述参数为所述电压值关于时间的变化速率，并且所述规定为所述电压值中的所述变化速率不能为负的。
16.根据权利要求13的方法，其中，近似恒定的电压被提供给所述电池，并且其中所述电池的所述特征为通过所述电池的电流值，并且所述参数为所述电流值中的变化，并且所述规定为所述变化的值不能为正的。
17.根据权利要求13的方法，其中，采取校正的操作的所述步骤包括停止所述电池的充电操作。
18.根据权利要求13的方法，其中，采取校正的操作的所述步骤包括触发用于连接所述电池的正极端子和负极端子的装置。
19.根据权利要求18的方法，其中，用于连接的所述装置包括晶体管。
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